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扩散片、设有该扩散片的透射型屏幕、扩散片用成形模的制作方法以及扩散片的制造方法

摘要

在扩散片101中,近似梯形形状的多个单位透镜部11这样配置:使其长轴方向相互平行,且使单位透镜部11的近似梯形形状的截面中长底边112对应的面全部位于入射侧的一平面上。另外,在相邻单位透镜部11之间的沟槽中,形成有吸收和/或遮挡从出射侧入射的外部光的光吸收部12。在这种扩散片101中,从入射侧入射各单位透镜部11的光,在与该各单位透镜部11的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面上的侧边111对应的面全反射,并由出射侧出射。这里,各单位透镜部11中,近似梯形形状的截面的两底边112、113间的距离h为长底边112的长度p的120%以上400%以下(h/p=1.20~4.00)。

著录项

  • 公开/公告号CN1700955A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2005-11-23

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 大日本印刷株式会社;

    申请/专利号CN200480000834.7

  • 发明设计人 桂有希;后藤正浩;

    申请日2004-03-25

  • 分类号B02B5/02;G02B5/04;G02B3/08;

  • 代理机构72001 中国专利代理(香港)有限公司;

  • 代理人杨凯;叶恺东

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-12-17 16:46:38

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-04-17

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G02B5/02 授权公告日:20090325 终止日期:20170325 申请日:20040325

    专利权的终止

  • 2009-03-25

    授权

    授权

  • 2006-01-18

    实质审查的生效

    实质审查的生效

  • 2005-11-23

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及安装于透射型屏幕而使用的扩散片,具体涉及排列近似梯形柱形状的多个单位透镜部(单位光学元件)而构成的扩散片、设有该扩散片的透射型屏幕、扩散片用成形模的制作方法以及扩散片的制造方法。

背景技术

众所周知,传统的作为以背投型投影电视为代表的图像显示装置中设有光源和透射型屏幕,该屏幕放大从该光源出射的图像光后投影。另外,还知道用于这样的图像显示装置的透射型屏幕一般采用菲涅尔透镜片和双凸透镜片(扩散片)的组合。

这里,菲涅尔透镜片将从光源出射的图像光调整为近似平行光。菲涅尔透镜片除了将光源出射的光调整为平行光以外,还在出射侧使光会聚或发散。但是在本说明书中,从菲涅尔透镜片出射的光是近似平行光。

双凸透镜片将由菲涅尔透镜片调整的近似平行光向观察者侧作为发散光出射,以在透射型屏幕上从各种角度的位置均能看到图像。具体地说,双凸透镜片以从菲涅尔透镜片出射的近似平行光为主向水平方向扩散的同时向垂直方向扩散。

但是,作为这种双凸透镜片公知有在其侧面的一部上形成全反射面的多个单位透镜部的透镜。还有,在这些单位透镜部之间,根据需要形成用以防止外光反射的光吸收部。

具体地说,作为第一双凸透镜片,公知有配置多个在出射侧的顶部设有曲面的同时在其侧面的一部分上形成全反射面的单位透镜部的透镜(参照特开昭57-165830号公报、特开昭62-108232号公报、特开昭60-159733号公报)。

另外,作为第二双凸透镜片,公知有配置多个在出射侧的顶部设有曲面的同时在其侧面的一部分上形成全反射面的单位透镜部的透镜,该透镜中将全反射面的倾角和透镜高度彼此不同的两种以上的单位透镜部为一个单元加以包含(参照特开昭59-140434号公报、特开昭59-68726号公报)。

但是,在上述的第一和第二双凸透镜片中,各单位透镜部在出射侧的顶部具有曲面,因此存在不能将支撑各单位透镜部的支撑板粘合的问题。另外,由于双凸透镜片的出射面因单位透镜部的曲面而具有凹凸形状,且其表面不能用手擦,存在透镜上容易产生伤痕或附着污迹的问题。

另外,在上述的第二双凸透镜片中,不能形成吸收和遮挡外光的光吸收部,存在观察者看显示器时,明暗的对比度低、不易看到图像的问题。而且其形状复杂,因此还存在难以通过双凸透镜的微细化提高图像的分辨率的问题。

因此,作为传统的第三双凸透镜片,提出了平行地配置多个在梯形柱形状的侧面上形成了全反射面的单位透镜部的透镜(参照特开2002-006112号公报),但这种第三双凸透镜片中存在如下的问题。以下,就该第三双凸透镜片的问题进行详细说明。

如图18A所示,在双凸透镜片700中,从光源(未图示)出射的光经菲涅尔透镜片(未图示)调整为近似平行光而入射。这样入射到双凸透镜片700的光中,除了其一部分直接穿过而出射(L2’)以外,在梯形柱形状的单位透镜部的一侧面反射,并在出射面上折射而出射(L1’)。另一方面,也在梯形柱形状的单位透镜部的另一侧面反射,并在出射面折射而出射(L3’)。如此从配置在双凸透镜片700的梯形柱形状的单位透镜部出射的光,形成这样的三个光群(L1’、L2’、L3’)。对于从这种双凸透镜片700出射的光测定相对水平方向的观察角度的图像的亮度(增益)时,会得到包括具有与各光群对应的三个峰值的陡斜度的增益曲线(参照图18B)。

这里,采用这种双凸透镜片700的背投型投影电视中,观察者从其正面观察图像时,会以增益曲线的0°位置的亮度观察该电视中央部。与之相比,背投型投影电视的两端部随着与该电视相距程度观察图像而异,但在电视画面的纵横比为3∶4的量产品时,相距屏幕高度的5倍距离观察的条件下,左右两端部是以增益曲线的±7.6°位置上的亮度进行观察。因此,在具有成为包含三个峰值的陡斜度的曲线的亮度分布(增益曲线)的双凸透镜片的场合,观察者可观察到亮度均匀性(bright uniformity)差的图像。例如,背投型投影电视左右两端部的观察角度与表示增益曲线的极小值的角度大致一致时,电视中央部的亮度和两端部的亮度之差极大,因此,观察者可观察到亮度均匀性极差的图像。

另外,观察者从采用这种双凸透镜片700的背投型投影电视的一端到另一端边水平方向移动边观察图像时,因图像面中央部的图像“暗/明/暗/明/暗/明/暗”极端变化而被观察到。并且,这时还加上上述的亮度均匀性的负面影响,发生不能观察到亮度均匀性良好的图像的问题。

还有,在实际制造上述那样的第三双凸透镜片时,考虑其量产性而使用金属模(成形模)。该金属模通常通过依次从金属基板等的金属模材料的端部切削与一个单位透镜部对应的梯形柱形状的凹部(沟槽)来制作。

但是,用这样的方法切削金属模材料时,如图19A所示,会制造出在相邻凹部间形成的凸部从后切削的凹部侧向之前切削的凹部侧倾倒的形状的金属模705。于是,用这样的金属模705制造双凸透镜片时,如图19B所示,在梯形柱形状的各单位透镜部的截面的梯形形状中,先切削了单位透镜部用的凹部的侧的侧边成为向内侧凸的曲线,另一侧边成为向外侧凸的曲线。以上举例说明了通过向金属模材料切削单位透镜部用的凹部来形成的凸部从切削中的凹部看时向外侧变形(塑性变形)的场合(图19A),但存在与之相反的情况,该金属模被制作成在金属模材料中形成的凸部从切削中的凹部看时向内侧变形(弹性变形),且相邻凹部间形成的凸部从之前切削的凹部侧向后切削的凹部侧倾倒的形状。通过后面的金属模也能制造与图19B所示的同样形状的双凸透镜片701。

采用这样制造的双凸透镜片701时,如图19B所示,调整为近似平行光而入射的光中一部分直接穿过而出射(L1”)。另外,这样入射的光在梯形柱形状的各单位透镜部中向外侧凸出的曲线的侧面反射时主要以接近中心的角度出射(L2”),而在向内侧凸出的曲线的侧面反射时主要以远离中心的角度出射(L3”)。结果,如图19C所示,关于这样的双凸透镜片701,表示相对水平方向的观察角度的图像亮度(增益)的增益曲线是左右非对称的曲线。还有,这里所说的“右”、“左”与将双凸透镜片701安装到背投型投影电视用的透射型屏幕而使用的状态中的“右”、“左”对应。

这里,采用这样的双凸透镜片701的背投型投影电视中,观察者例如用L1”的出射角和L3”的出射角之间观察图像时,图像被观察成暗图像。因此,观察者从采用这种双凸透镜片701的背投型投影电视的一端到另一方端边向水平方向移动(边从图19B的右侧移动到左侧)边观察图像时,画面中央部的图像被观察为“暗/明/暗/明/明/暗”,图像中产生亮度不匀,存在难以看清图像的问题。另外,从正面观察采用这样的双凸透镜片701的背投型投影电视时,存在会观察到左右亮度的平衡差,即亮度均匀性差的图像的问题。

发明的公开

本发明基于这些观点构思而成,旨在提供一种安装到背投型投影电视用的透射型屏幕而使用的扩散片,在从正面观察时图像面内的亮度均匀性良好,且在观察者边水平方向移动边观察时,也能提供明暗变化少且图像面内的亮度均匀性和亮度分布良好的、易看见的图像;且本发明还提供具有该扩散片的透射型屏幕、扩散片用成形模的制作方法以及扩散片的制造方法。

作为本发明的第一解决方案,提供一种将从入射侧入射的光扩散后使之从出射侧出射的扩散片,其特征在于设有多个单位透镜部和多个光吸收部,所述多个单位透镜部成为使其长轴方向相互平行地排列的近似梯形柱形状,且使与垂直于长轴方向的近似梯形形状的截面中长底边对应的面全部位于入射侧的一平面上地排列,所述多个光吸收部设于所述多个单位透镜部中相邻单位透镜部之间,且吸收从出射侧入射的外部光;所述多个单位透镜部构成为使从入射侧入射该各单位透镜部的光的一部分在与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面上的侧边对应的面全反射;所述各单位透镜部中与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的长底边和短底边之间的距离是长底边的长度的120%以上400%以下。

依据本发明的第一解决方案,在各单位透镜部中,与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的长底边和短底边之间的距离是长底边的长度的120%以上400%以下,因此,在成为全反射面的侧面(与近似梯形形状的截面的各侧边对应的面)反射的光的出射方向靠近直接穿过单位透镜部中的光的方向。因此,测定用这样的扩散片的增益时,表示相对水平方向的观察角度(观察方向与镜片法线方向所成的角度)的亮度(增益)的增益曲线,整体上成为中央具有一个峰值的平缓的曲线。由于扩散片具有这样的增益曲线,在具有这样的扩散片的透射型屏幕等中,观察者从正面观察图像时图像面内的亮度均匀性良好,并且,观察者边水平方向移动边观察图像时,图像面内的特定部位的亮度也没有极端的变化,可得到亮度均匀性优越的图像。具体地说,观察者相对镜片面从正面看时最亮,观察者从该点水平方向移动而对镜片面的垂线与视线所成的角度越大所观察到的图像越暗,但这时所观察到的是逐渐暗的图像,因此对观察者来说图像易被看成自然。另外,观察者从正面以外的位置(其中,可适合观察图像的视角内的位置)静止观察图像时,也能观察到一图像面内无亮度不匀且亮度均匀性优越的图像,对观察者来说图像易被看成自然。

作为本发明的第二解决方案,提供一种将从入射侧入射的光扩散后使之从出射侧出射的扩散片,其特征在于设有多个单位透镜部和多个光吸收部,所述多个单位透镜部成为使其长轴方向相互平行地排列的近似梯形柱形状,且使与垂直于长轴方向的近似梯形形状的截面中长底边对应的面全部位于入射侧的一平面上地排列,所述多个光吸收部设于所述多个单位透镜部中相邻单位透镜部之间,且吸收从出射侧入射的外部光;所述多个单位透镜部构成为使从入射侧入射该各单位透镜部的光的一部分在与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面上的侧边对应的面全反射;所述各单位透镜部的与长轴方向垂直的截面是等腰梯形形状,且所述多个单位透镜部包含等腰梯形形状的截面中侧边与入射侧的长底边之间的角度相互不同的两种以上的单位透镜部。

依据本发明的第二解决方案,由于各单位透镜部的与长轴方向垂直的截面为等腰梯形形状,且包含等腰梯形形状的截面中侧边与入射侧的长底边之间的角度相互不同两种以上的单位透镜部,在成为全反射面的侧面(与近似梯形形状的截面的各侧边对应的面)反射的光至少向四个方向出射,加上直接穿过而原样出射的光以五个以上的方向出射。因此,测定这种扩散片的增益时,表示相对水平方向的观察角度(观察方向与镜片的法线方向所成的角度)的亮度(增益)的增益曲线具有与各出射方向对应的五个以上的亮度峰值(极大值),由于各峰的山脚重叠,整体上在成为在中心具有峰值的左右对称的平缓的曲线。由于扩散片具有这样的增益曲线,观察者从正面观察时,被观察为极端暗的图像的部分会消失。另外,在这种扩散片中,给出多个出射角度,因此能够扩大观察图像一侧的视角。因此,设有这种扩散片的透射型屏幕中,从正面观察时可观察到左右对称且亮度分布良好的图像,并且,观察者边水平方向移动边观察图像时也能观察到明暗变化少且亮度均匀性优越的图像。而且,观察者从正面以外的位置(其中,可观察到合适的图像的视角内的位置)静止观察时,也能观察到亮度均匀性优越的图像。

作为本发明的第三解决方案,提供一种将从入射侧入射的光扩散后使之从出射侧出射的扩散片,其特征在于设有多个单位透镜部和多个光吸收部,所述多个单位透镜部成为使其长轴方向相互平行地排列的近似梯形柱形状,且使与垂直于长轴方向的近似梯形形状的截面中长底边对应的面全部位于入射侧的一平面上地排列,所述多个光吸收部设于所述多个单位透镜部中相邻单位透镜部之间,且吸收从出射侧入射的外部光;所述多个单位透镜部构成为使从入射侧入射该各单位透镜部的光的一部分在与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面上的侧边对应的面全反射;所述各单位透镜部中与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的一个侧边与入射侧的长底边之间的第一角度和另一侧边与所述长底边之间的第二角度相互不同。

依据本发明的第三解决方案,由于各单位透镜部中,与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的一个侧边与入射侧的长底边之间的第一角度和另一侧边与所述长底边之间的第二角度相互不同,使相邻单位透镜部相接的部分的底角(侧边与长底边之间的角度)以相等的角度排列的扩散片的场合,在成为全反射面的侧面(与近似梯形形状的截面的各侧边对应的面)反射的光至少向四个方向出射,加上直接穿过而原样出射的光以五个以上的方向出射。因此,测定这种扩散片的增益时,表示相对水平方向的观察角度(观察方向与镜片的法线方向所成的角度)的亮度(增益)的增益曲线具有与各出射方向对应的五个以上的亮度峰值,由于各峰的山脚重叠,整体上在成为在中心具有峰值的左右对称的平缓的曲线。由于扩散片具有这样的增益曲线,观察者从正面观察时,被观察为极端暗的图像的部分会消失。另外,在这种扩散片中,给出多个出射角度,因此能够扩大观察图像一侧的视角。因此,设有这种扩散片的透射型屏幕中,从正面观察时可观察到左右对称且亮度分布良好的图像,并且,观察者边水平方向移动边观察图像时也能观察到明暗变化少且亮度均匀性优越的图像。而且,观察者从正面以外的位置(其中,可观察到合适的图像的视角内的位置)静止观察时,也能观察到亮度均匀性优越的图像。另外,这种扩散片,能够使切削扩散片成形用的成形模(金属模)用的切削用工具(刀具)的形状简单,使得切削用工具的制作工序容易。

还有,在上述的第一至第三解决方案中,与所述各光吸收部的长轴方向垂直的截面的出射侧的底边长度最好是与所述各单位透镜部的长轴方向垂直的截面的入射侧的长底边的长度的40%以上且未满100%。由此,设于各单位透镜部之间的光吸收部的比例变高,因此能够提高图像的对比度,使观察者容易看到图像。

另外,在上述的第一至第三解决方案中,设于所述多个单位透镜部中的相邻单位透镜部之间的所述各光吸收部的与其长轴方向垂直的截面最好是近似三角形形状,且该截面的入射侧的顶部由2μm以上宽度的直线构成。这时,由于不需弄尖要使形成扩散片的单位透镜部群的扩散片用成形模的凸部的前端,能够提高扩散片用成形模的凸部强度,因此能够防止扩散片用成形模的凸部左右倾倒的情况。

而且,在上述的第一至第三解决方案中,设于所述多个单位透镜部中的相邻单位透镜部之间的所述各光吸收部的与其长轴方向垂直的截面最好是近似三角形形状,且,该截面的入射侧的顶部由1μm以上的曲率半径的曲线构成。这时,由于不需弄尖要使形成扩散片的单位透镜部群的扩散片用成形模的凸部的前端,能够提高扩散片用成形模的凸部强度,因此能够防止扩散片用成形模的凸部左右倾倒的情况。

还有,在上述的第一至第三解决方案中,最好还设有配置于所述各单位透镜部的出射侧的、包含扩散剂的支撑板。由此,可在支撑板上形成具有其它功能的层,并且,从各单位透镜部出射的一方向的光通过扩散剂扩散后向多个方向行走,因此能够减少因观察者的位置而产生的图像的亮度不匀。这时还可以消除上述的增益曲线的中心的峰值以外的峰值(极大值)。

另外,在上述的第一至第三解决方案中,所述支撑板的出射侧的表面最好形成为平坦。从而,可将图像显示在平面,使观察者容易看到图像。另外,扩散片的表面不是曲面,且无凹凸,因此能够用手简单地擦拭,可在扩散片的表面不易发生伤痕或粘尘。

而且,在上述的第一至第三解决方案中,所述支撑板最好具有紫外线吸收作用。从而,能用支撑板吸收包含在外部光的紫外线,能够防止构成内部的单位透镜部等的塑料材料的劣化(变色或变质等)。

而且,在上述的第一至第三解决方案中,所述各单位透镜部最好由放射线固化型树脂构成。从而能够得到包含按模形状忠实地成形的单位透镜部的扩散片。

作为本发明的第四解决方案,提供设有上述的第一至第三解决方案的扩散片和配置在扩散片的入射侧的菲涅尔透镜片的透射型屏幕。

依据本发明的第四解决方案,通过上述的第一至第三解决方案的扩散片和配置在扩散片的入射侧的菲涅尔透镜片构成透射型屏幕,因此即使观察者边向水平方向移动边进行观察的场合,以及观察者从正面和正面以外的位置(其中,可观察到合适图像的视角内的位置)静止观察的场合,也能提供没有图像面内的亮度不匀,且图像面内的亮度均匀性良好、易看到图像的显示器。

作为本发明的第五解决方案,提供一种将从入射侧入射的光扩散后使之从出射侧出射的扩散片,其特征在于设有多个单位透镜部和多个光吸收部,所述多个单位透镜部成为使其长轴方向相互平行地排列的近似梯形柱形状,且使与垂直于长轴方向的近似梯形形状的截面中长底边对应的面全部位于入射侧的一平面上地排列,所述多个光吸收部设于所述多个单位透镜部中相邻单位透镜部之间,且吸收从出射侧入射的外部光;所述多个单位透镜部构成为使从入射侧入射该各单位透镜部的光的一部分在与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面上的侧边对应的面全反射;所述各单位透镜部中与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的至少一个侧边由向内侧凸的曲线或向外侧凸的曲线构成,所述多个单位透镜部的截面的多个侧边整体上包含由向内侧凸的曲线构成的侧边和向外侧凸的曲线构成的侧边这两种。

依据本发明的第五解决方案,在各单位透镜部中,与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的至少一个侧边由向内侧凸的曲线或向外侧凸的曲线构成,且多个单位透镜部的截面的多个侧边整体上包含由向内侧凸的曲线构成的侧边和向外侧凸的曲线构成的侧边这两种,从光源入射的光在具有各种角度的全反射面(与近似梯形形状的截面的各侧边对应的面)反射后加以出射。因此,测定这种扩散片的增益时,表示相对水平方向的观察角度(观察方向与镜片的法线方向所成的角度)的亮度(增益)的增益曲线成为整体上在中心具有峰值的同时大角度扩展的、平缓的曲线。因此,设有这种扩散片的透射型屏幕中,从正面观察时可观察到亮度分布优异的图像,并且,观察者边水平方向移动边观察图像时也能观察到明暗变化少且亮度均匀性优越的图像。而且,观察者从正面以外的位置(其中,可观察到合适的图像的视角内的位置)静止观察时,也能观察到亮度均匀性优越的图像。

最好,在上述的第五解决方案中,所述各单位透镜部的截面的由向内侧凸的曲线构成的侧边的数量和向外侧凸的曲线构成的侧边的数量在整个扩散片中大致相同,且具有由向内侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向内侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同,并且,具有由向外侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向外侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同。具体地说,例如最好使得在使用状态下其右侧和左侧具有由向内侧凸的曲线构成的侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同,且使得在使用状态下右侧和左侧具有的由向外侧凸的曲线构成的侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同。这时,对于扩散片的表示相对水平方向的观察角度(观察方向和镜片法线方向所成的角度)的亮度(增益)的增益曲线,在纵轴为增益、横轴为观察角度时,以横轴的原点为中心左右对称,因此图像面内的左右亮度的平衡良好,且能观察到亮度均匀性良好的图像。

另外,在上述的第五解决方案中,最好将截面的两侧边由向内侧凸的曲线构成的单位透镜部和截面的两侧边由向外侧凸的曲线构成的单位透镜部交互地排列。

还有,在上述的第五解决方案中,所述各单位透镜部中,与该各单位透镜部的长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的一个侧边可由曲线构成而另一侧边可由直线构成。这时,所述各单位透镜部的截面的由向内侧凸的曲线构成的侧边的数量和向外侧凸的曲线构成的侧边的数量在整个扩散片中大致相同,且具有由向内侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向内侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同,并且,具有由向外侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向外侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同,并且,具有由直线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由直线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同。

另外,在上述的第五解决方案中,最好还设有配置于所述各单位透镜部的出射侧的、包含扩散剂的支撑板。由此,可在支撑板上形成具有其它功能的层,并且,从各单位透镜部出射的一方向的光通过扩散剂扩散后向多个方向行走,因此能够减少因观察者的位置而产生的图像的亮度不匀。这时还可以消除上述的增益曲线的中心的峰值以外的极大值。

另外,在上述的第五解决方案中,所述支撑板的出射侧的表面最好形成为平坦。从而,可将图像显示在平面,使观察者容易看到图像。另外,扩散片的表面不是曲面,且无凹凸,因此能够用手简单地擦拭,可在扩散片的表面不易发生伤痕或粘尘。

而且,在上述的第五解决方案中,所述支撑板最好具有紫外线吸收作用。从而,能用支撑板吸收包含在外部光的紫外线,能够防止构成内部的单位透镜部等的塑料材料的劣化(变色或变质等)。

而且,在上述的第五解决方案中,所述各单位透镜部最好由放射线固化型树脂构成。从而能够得到包含按模形状忠实地成形的单位透镜部的扩散片。

作为本发明的第六解决方案,提供设有上述的第五解决方案的扩散片和配置在所述扩散片的入射侧的菲涅尔透镜片的透射型屏幕。

依据本发明的第六解决方案,通过上述的第五解决方案的扩散片和配置在扩散片的入射侧的菲涅尔透镜片构成透射型屏幕,因此即使观察者边向水平方向移动边进行观察的场合,以及观察者从正面和正面以外的位置(其中,可观察到合适图像的视角内的位置)静止观察的场合,也能提供没有图像面内的亮度不匀,且图像面内的亮度均匀性良好、并左右对称而亮度分布良好的、易看到图像的显示器。

作为本发明的第七解决方案,提供一种扩散片用成形模的制作方法,用以形成使近似梯形柱形状的多个单位透镜部的长轴方向相互平行,且与长轴方向垂直的近似梯形形状的截面的长底边对应的面整个位于入射侧的一平面上地排列的扩散片,其特征在于包括:第一工序,在扩散片用成形模材料中,预留相邻一个以上的单位透镜部用的凹部的空间,切削出多个单位透镜部用的梯形柱形状的凹部;以及第二工序,在所述第一工序结束后,在所述成形模材料中预留的单位透镜部用的凹部的空间内切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部。

依据本发明的第七解决方案,在扩散片用成形模材料中,预留相邻一个以上的单位透镜部用的凹部的空间而切削出多个单位透镜部用的梯形柱形状的凹部之后,对这样预留的单位透镜部用的凹部的空间从后而切削出凹部,因此,从位于后切削出的凹部的两侧或一侧的凸部自然向其外侧(已切削出的凹部侧)或内侧倾斜。因此,能够制作出整体上凸部的倾斜数量在使用状态下左右大致相同的扩散片用成形模。

作为本发明的第八解决方案,提供一种扩散片用成形模的制作方法,用以形成使近似梯形柱形状的多个单位透镜部的长轴方向相互平行,且与单位透镜部的近似梯形形状的截面的长底边对应的面整个位于入射侧的一平面上地排列的扩散片,其特征在于包括:第一工序,在扩散片用主成形模材料中,预留相邻一个以上的单位透镜部用的凹部的空间,切削出多个单位透镜部用的梯形柱形状的凹部;第二工序,在所述第一工序结束后,在所述成形模材料中预留的单位透镜部用的凹部的空间内切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部而制作扩散片用主成形模;以及第三工序,对所述第二工序中制作的扩散片用主成形模进行复制,得到扩散片用成形模。

依据本发明的第八解决方案,在扩散片用主成形模材料中,预留相邻一个以上的单位透镜部用的凹部的空间而切削出多个单位透镜部用的梯形柱形状的凹部之后,对这样预留的单位透镜部用的凹部的空间从后而切削出凹部,因此能够制作出与上述的扩散片用成形模同样的形状的扩散片用主成形模。然后,通过对这样制作的扩散片用主成形模进行复制,能够制作出具有与上述的第七解决方案的扩散片用成形模同样的作用和效果的扩散片用成形模。

作为本发明的第九解决方案,提供一种扩散片的制造方法,其特征在于包括:准备用上述的第七解决方案的方法制作的扩散片用成形模的准备工序;使单位透镜部用的液状树脂埋入到所述扩散片用成形模的所述各凹部内的涂敷工序;将埋入到所述扩散片用成形模的所述各凹部内的液状树脂固化的固化工序;以及通过从所述扩散片用成形模剥离固化后的液状树脂,得到将近似梯形柱形状的多个单位透镜部排列而成的扩散片的工序。

依据本发明的第九解决方案,利用由上述的第七解决方案的方法制作的扩散片用成形模制作出扩散片,从而使截面的由向内侧凸的曲线构成的侧边的数量和由向外侧凸的曲线构成的侧边的数量大致相同,且得到包含其左右各侧边的内侧凸的曲线和外侧凸的曲线的数量大致相同的单位透镜部的扩散片。这里,这样得到的扩散片与上述的第五解决方案的扩散片同样,其增益曲线成为整体上在中心具有峰值的同时大角度扩展的、平缓的曲线,因此,设有这种扩散片的透射型屏幕中,从正面观察时可观察到其左右亮度的平衡良好且亮度分布优异的图像,并且,观察者边水平方向移动边观察图像时也能观察到明暗变化少且亮度均匀性优越的图像。而且,观察者从正面以外的位置(其中,可观察到合适的图像的视角内的位置)静止观察时,也能观察到亮度均匀性优越的图像。

作为本发明的第十解决方案,提供一种扩散片的制造方法,其特征在于包括:准备用上述的第八解决方案的方法制作的扩散片用成形模的准备工序;使单位透镜部用的液状树脂埋入到所述扩散片用成形模的所述各凹部内的涂敷工序;将埋入到所述扩散片用成形模的所述各凹部内的液状树脂固化的固化工序;以及通过从所述扩散片用成形模剥离固化后的液状树脂,得到将近似梯形柱形状的多个单位透镜部排列而成的扩散片的工序。

依据本发明的第十解决方案,利用由上述的第八解决方案的方法制作的扩散片用成形模制作出扩散片,从而与上述的第九解决方案时同样,能够制造出具有与上述的第五解决方案的扩散片同样的作用和效果的扩散片。

附图的简单说明

图1是表示一例本发明第一实施方式的扩散片的透视图。

图2是详细表示图1所示的扩散片的剖视图。

图3A是表示图1和图2所示的扩散片的光的行进方向的剖视图。

图3B是表示图3A所示的扩散片中的观察位置(角度)和图像亮度(增益)之间关系(增益曲线)的曲线图。

图4A是表示一例本发明第二实施方式的扩散片的剖视图。

图4B是表示图4A所示的扩散片中的观察位置(角度)和图像亮度(增益)之间关系(增益曲线)的曲线图。

图5是表示一例本发明第三实施方式的扩散片的剖视图。

图6是表示本发明第一至第三实施方式的扩散片的变形例的剖视图。

图7是表示本发明第一至第三实施方式的扩散片的另一变形例的剖视图。

图8是表示本发明第一至第三实施方式的扩散片的又一变形例的剖视图。

图9是表示本发明第一至第三实施方式的扩散片的又一变形例的剖视图。

图10是表示一例设有本发明第一至第三实施方式的扩散片的透射型屏幕的剖视图。

图11是说明用以制造图6所示的扩散片的扩散片用成形模的制作方法的一例示图。

图12是表示一例本发明第四实施方式的扩散片的透视图。

图13A是表示图12所示的扩散片的光行进方向的剖视图。

图13B是表示图13A所示的扩散片中的观察位置(角度)和图像亮度(增益)之间关系(增益曲线)的曲线图。

图14是说明用以制造本发明第四实施方式的扩散片的扩散片用成形模的制作方法的第一例的示图。

图15是说明用以制造本发明第四实施方式的扩散片的扩散片用成形模的制作方法的第二例的示图。

图16是说明用以制造本发明第四实施方式的扩散片的扩散片用成形模的制作方法的第三例的示图。

图17是表示一例设有本发明第四实施方式的扩散片的透射型屏幕的的剖视图。

图18A是表示传统的扩散片的光行进方向的剖视图。

图18B是表示图18A所示的扩散片中的观察位置(角度)和图像亮度(增益)之间关系(增益曲线)的曲线图。

图19A是表示一例用以制造传统的扩散片的扩散片用成形模的一剖视图。

图19B表示用图19A所示的扩散片用成形模制作的扩散片中的光行进方向的剖视图。

图19C是表示图19B所示的扩散片中的观察位置(角度)和图像亮度(增益)之间关系(增益曲线)的曲线图。

本发明的实施方式

以下,参照附图就本发明的实施方式进行说明。

第一实施方式的扩散片

首先,通过图1、图2、图3A和图3B,就本发明第一实施方式的扩散片进行说明。还有,在以下说明中,“右”、“左”对应于将扩散片安装到背投型投影电视用的透射型屏幕上使用的状态下的“右”、“左”。

如图1所示,本发明第一实施方式的扩散片101中设有近似梯形柱形状的多个单位透镜部11。如图1和图2所示,各单位透镜部11中其水平方向的截面(对单位透镜部11的长轴方向垂直切断的面)呈近似梯形形状,其中包括与该截面的侧边对应的面(侧面111)、与该截面的长底边对应的下底面(入射面112)以及与该截面的短底边对应的上底面(出射面113)。在这样的梯形形状中,其两底面(即上底面和下底面)平行构成。另外,各单位透镜部11的截面的形状也有不是正确的梯形的场合,但在本说明书中为了方便而考虑成梯形而加以说明。还有,各单位透镜部11还被称为双凸透镜,且扩散片101还被称为双凸透镜片。

这里,各单位透镜部11在透明树脂薄膜(film)基材22上使其长轴方向相互平行地连续排列。这时,各单位透镜部11排列成使该各单位透镜部11的上底面和下底面中较大的面(图1中为入射面112)全部位于入射侧的一平面(透明树脂薄膜基材22的表面)上。

另外,在相邻单位透镜部11之间,设有吸收从出射侧入射的外部光的略三角柱形状的多个光吸收部12。还有,光吸收部12还被称为黑条纹(black stripe)。

在这种结构构成的扩散片101中,从光源(未图示)出射的图像光从各单位透镜部11的入射面112侧入射,通过各单位透镜部11后,从出射面113侧出射。

这里,各单位透镜部11设有以侧面111作为与光吸收部12之间的边界面,从入射侧入射该各单位透镜部11的光的一部分在侧面111中全反射。因而,单位透镜部11的折射率n1和光吸收部12的折射率n2需要满足n1>n2的关系,选择单位透镜部11和光吸收部12的各部分的材料,以满足上述关系。

还有,各单位透镜部11的材料只要满足上述的折射率n1、n2的关系,就没有特别的限定,可用作为传统的双凸透镜材料使用的树脂等。具体地说,例如有放射线固化型树脂或热塑性树脂等。其中,用放射线固化型树脂时,可忠实于模形状成形。

另一方面,各光吸收部12对从出射侧入射的外部光和从各单位透镜部11的出射面113入射该各单位透镜部11达到侧面111的外部光进行吸收和/或遮光,防止外部光的反射。通过各光吸收部12的这样的功能,不致降低观察到的图像的对比度。

还有,作为各光吸收部12的材料,只要满足上述的折射率n1、n2的关系,就没有特别的限定,例如可以使用导入硅或氟等的低折射率丙烯酸酯系树脂等。另外,各光吸收部12上为了将外部光吸收和/或遮光等而可以添加光吸收粒子。这里,作为光吸收粒子,例如有碳等的颜料或红、蓝、黄、黑等的多种染料,或者用这些颜料和/或染料着色的丙烯系交联粒子等。

这里,对于这样构成的扩散片101的大小并没有特别的限定,通常,最好为纵50cm×横70cm×厚0.1cm~纵150cm×横200cm×厚0.5cm左右。另外,对于各单位透镜部11的大小并没有特别的限定,通常,最好是其入射面112的宽度为50~80μm、入射面112和出射面113之间的距离(透镜高度)为100~170μm、长轴方向的长度为50~150cm左右。这样将各单位透镜部11的大小微细化,从而能够提高图像的分辨率。

以下,通过图2、图3A和图3B,就这样构成的扩散片101进行详细说明。

如图2所示,扩散片101中,各单位透镜部11的近似梯形形状的截面的两底边(长底边和短底边)间的距离(入射面112和出射面113之间的距离)h是长底边(入射面112)的长度p的120以上400%以下。这里,两底边间的距离h最好是长底边(入射面112)的长度p的200%以上400%以下,若200%以上250%以下则更好,而200%以上230%以下则最理想。通过将h/p的值设在这样的范围内,能够将扩散片101的来自各单位透镜部11的光的出射方向收缩,并使光吸收部19中外部光的吸收容易。还有,这样的h/p值,随着该值的增大,扩散片101成形后从成形模取出时的起模性就越差,而且用以成形扩散片101的成形模的制作困难,因此将其上限值设为如上述的400%。这里,各单位透镜部11的长底边(入射面112)的长度p还被称为节距。另外,两底边(入射面112和出射面113)间的距离h还被称为透镜高度。

另外,在扩散片101中,光吸收部12的近似三角形形状的截面的出射侧底边的长度w最好为单位透镜部11的近似梯形形状的截面的长底边(入射面112)的长度p的40%以上且小于100%。长度w最好为单位透镜部11的长底边(入射面112)的长度p的55%以上且小于100%,若55%以上70%以下则更好,而55%以上65%以下时最理想。通过将w/p的值设在这样的范围内,因设于各单位透镜部11之间的光吸收部12的比例高,能够提高图像的对比度,使得观察者容易看到图像。而且,通过将w/p的值设成上述的范围内,能够很好地抑制室内照明等的外部光照到屏幕上的情况。

而且,扩散片101中,对于单位透镜部11的近似梯形形状的截面的长底边(入射面112)和侧边(作为全反射面的侧面111)之间的角度θ没有特别的限定,但要在75°~89°左右,最好为80°~84°左右。

依据这种结构的扩散片101,如图3A所示,扩散片101的来自各单位透镜部11的光的出射方向主要有三个方向。还有,这里所说的三个方向,是不在各单位透镜部11的侧面111反射而直接穿过的一个方向(L2)和在侧面111反射以靠近中心的角度左右行走的二个方向(L1、L3)之和。

在本发明第一实施方式的扩散片101中,如图2和图3A所示,各单位透镜部11的侧面111相对入射面112呈陡峭的角度,因此在该侧面111反射的光以靠近中心的角度出射。因此,在测定用这种扩散片101时的增益时,如图3B所示,其表示亮度(增益)对水平方向的观察角度(观察方向与镜片法线方向所成的角度)的增益曲线,整体成为其中央具有一个峰值的平缓的曲线。由于扩散片101在增益曲线不能得到较大的极小值,在具备扩散片101的透射型屏幕等中,观察者从各单位透镜部11的出射面113侧观察来自光源(未图示)的图像时,观察者对着镜片面从正面看时最亮,随着镜片面垂直线和视线所成的角度增大逐渐变暗。因此,观察者在水平方向移动时,可观察不到图像的亮度极其不同的情况,对观察者而言图像很自然。另外,观察者静止后观察图像时,在一画面内的亮度不匀被消除,可观察到亮度均匀性优异的图像,对观察者而言图像很自然。

(扩散片的制造方法)

以下,就本发明第一实施方式的扩散片101的制造方法进行说明。

首先,准备用以形成近似梯形柱形状的单位透镜部11的扩散片用成形模(金属模)。该成形模是在成形模材料上依次切削出与单位透镜部11对应的近似梯形柱形状的凹部来制作。这种成形模有平面形状和滚筒形状。其中,制作滚筒形状的成形模时,将软金属等构成的滚筒形状的成形模材料设置在车床,边旋转该成形模材料边用切削用工具(刀具)等依次切削出近似梯形柱形状的凹部。

接着,可以用这样制作的扩散片用成形模制造扩散片,但作为具体的成形方法有以下三类。

作为第一成形方法,就利用滚筒形状的成形模的成形方法进行说明。这时,在可旋转的轴上固定的滚筒形状的成形模和滚筒之间,使成为扩散片101的透明树脂薄膜基材22的PET薄膜通过,同时在该PET薄膜和滚筒形状的成形模之间,使上述的材料构成的单位透镜部11用的液状树脂(紫外线固化型树脂)流入。使该树脂与PET薄膜一起沿着滚筒形状的成形模通过,使树脂成为多个单位透镜部11的形状。在滚筒形状的成形模和滚筒之间使PET薄膜和树脂通过后,对PET薄膜上的树脂照射紫外线,将树脂固化。然后,将由固化的树脂和PET薄膜构成的镜片,从滚筒形状的成形模脱模。通过连续进行以上的工序,形成扩散片101的主要部分。

作为第二成形方法,就利用平面形状的成形模的成形方法进行说明。这时,在平面形状的成形模上通过涂敷(coating)埋入由上述材料构成的单位透镜部11用的液状树脂(紫外线固化型树脂),其上放置作为透明树脂薄膜基材22的PET薄膜后冲压,并照射紫外线,将树脂固化。然后,从成形模中将由固化的树脂和PET薄膜构成的镜片剥离,从而形成扩散片101的主要部分。

作为第三成形方法,就利用平面形状的成形模的成形方法进行说明。这时,在平面形状的成形模上,放置作为透明树脂薄膜基材22的厚度30~200μm左右的PET薄膜上配置用上述材料构成的单位透镜部11用的树脂的镜片。接着,用上述的平面形状的成形模,使PET薄膜上的树脂形成为近似梯形柱形状的单位透镜部11。最后,通过将这样得到镜片从成形模剥离,形成扩散片101的主要部分。

然后,在上述的第一至第三中任一成形方法中,从成形模剥离的镜片中在各单位透镜部11之间形成的沟槽上,经涂敷埋入上述的光吸收部12用的材料(黑色树脂),形成光吸收部12。如此,制造出本发明第一实施方式的扩散片101。

还有,在上述的第一实施方式中,构成扩散片101的各单位透镜部11的水平方向的截面形状设计成如图2和图3A所示的等腰梯形形状,但并不受限于此,可为后述的各种梯形形状(参照图4A、图5、图6、图7)。

第二实施方式的扩散片

接着,参照图4A和图4B,就本发明的第二实施方式的扩散片进行说明。还有,本发明第二实施方式的扩散片中,作为多个单位透镜部,包括等腰梯形形状的截面上侧边和入射侧的长底边之间的角度相互不同的两种以上的单位透镜部,除此以外,其它的基本结构与图1、图2、图3A和图3B所示的第一实施方式大致相同。在图4A和图4B所示的第二实施方式中,与图1、图2、图3A和图3B所示的第一实施方式相同的部分上采用同一符号,省略其详细说明。

如图4A所示,本发明第二实施方式的扩散片102具有近似梯形柱形状的多个单位透镜部11。单位透镜部11的水平方向的截面(对单位透镜部11的长轴方向垂直切断的面)呈等腰梯形形状。这里,这样的多个单位透镜部11包含与其侧边对应的全反射面即侧面111和与长底边对应的入射面112之间的角度相互不同的两种以上的单位透镜部11a、11b。具体地说,侧面111a和入射面112之间的角度为θ1的单位透镜部11a,以及与在侧面111b的入射面112之间的角度为与θ1不同的θ2的单位透镜部11b。还有,这样的单位透镜部11a、11b在透明树脂薄膜基材22上交互排列。

依据这种结构的扩散片102,如图4A所示,在各单位透镜部11a、11b的侧面111a、111b反射的光以不同的角度(θ1’、θ2’)行进,从而,通过各单位透镜部11a、11b的光至少有四个方向出射,且加上直接穿过而原样射出射共五个以上的方向出射。因此,在测定这样的扩散片102的增益时,如图4B所示,表示亮度(增益)对水平方向的观察角度(观察方向与镜片法线方向所成的角度)的增益曲线,会具有与各出射方向对应的五个以上的亮度峰值(极大值),由于各峰值的山脚重叠,整体上在成为在中心具有峰值的左右对称的平缓的曲线。这样,由于扩散片102在增益曲线中得不到较大的极小值,在设有扩散片102的透射型屏幕等中,观察者从各单位透镜部11的出射面113侧观察来自光源(未图示)的图像时,观察到的极暗的图像部分消失。另外,在这种扩散片102中,由于提供多个出射角度,可扩大观察图像一侧的视角。因此,在设有这种扩散片102的透射型屏幕等中,从正面观察时可观察到左右对称且亮度分布良好的图像,另外,观察者边在水平方向移动图像边进行观察时其明暗变化也较少,可观察到亮度均匀性优异的图像。并且,观察者在正面以外的位置(但在可适当观察图像的视角内的位置)静止观察时,也可观察到亮度均匀性优异的图像。

还有,在上述的第二实施方式中,交互地排列了其侧边对应的侧面111和长底边对应的入射面112之间的角度(θ1、θ2)相互不同的两种以上的单位透镜部11a、11b,但其排列方式并不受限与此,如单位透镜部11a、单位透镜部11a、单位透镜部11b、单位透镜部11b、单位透镜部11a、单位透镜部11a、单位透镜部11b、单位透镜部11b、…等的方式,可按一定单位周期性排列,另外,也可以随机排列。而且,可以采用其侧边对应的侧面111和长底边对应的入射面112之间的角度相互不同的三种以上的单位透镜部,将这些单位透镜部按上述任意的方式排列。

另外,在上述的第二实施方式中,构成扩散片102的各单位透镜部11a、11b(11)的水平方向的截面形状,设计成如图4A所示的等腰梯形形状,但并不受限于此,可为如后述那样的各种梯形形状(参照图6、图7)。还有,如图7所示,各单位透镜部11的侧面111为曲面时,各单位透镜部11的侧面111和入射面112之间的平均角度与图4A所示的扩散片102的角度θ1、θ2对应。另外,侧面111为曲面时的平均角度是将侧面111的两端连接的直线和入射面112之间的角度(锐角)的测定值。

第三实施方式的扩散片

接着,参照图5,就本发明第三实施方式的扩散片进行说明。还有,本发明第三实施方式的扩散片中,作为多个单位透镜部,采用其近似梯形形状的截面的一个侧边与入射侧的长底边之间的第一角度和另一侧边与长底边之间的第二角度相互不同的单位透镜部,除此以外,其它基本结构与图1、图2、图3A和图3B所示的第一实施方式大致相同。在图5所示的第三实施方式中,与图1、图2、图3A和图3B所示的第一实施方式相同的部分采用相同符号,省略其详细说明。

如图5所示,本发明第三实施方式的扩散片103具有近似梯形柱形状的多个单位透镜部11。

这里,各单位透镜部11的水平方向截面(对单位透镜部11的长轴方向垂直切断的面)呈非等腰梯形形状。具体地说,在各单位透镜部11的水平方向截面中,其一个侧边对应的侧面111c与长底边对应的入射面112之间的第一角度θ3和其另一侧边对应的侧面111d与长底边对应的入射面112之间的第二角度θ4相互不同。另外,具有两种角度(θ3、θ4)的多个单位透镜部11在透明树脂薄膜基材22上,以使相邻单位透镜部11中成为角度θ3的边对应的各面与成为角度θ4的边对应的各面相互相接的方式排列。

依据这种结构的扩散片103,如图5所示,在各单位透镜部11的侧面111c、111d反射的光以不同的角度(θ3’、θ4’)行进,从而,通过各单位透镜部11的光至少以四个方向出射,加上直接穿过而原样出射的光共有五个以上的方向出射。因此,在测定扩散片103的增益时,可得到与上述第二实施方式时同样的增益曲线(参照图4B)。由于扩散片103在增益曲线中得不到较大的极小值,观察者从各单位透镜部11的出射面113侧观察来自光源(未图示)的图像时,可观察到的极暗图像部分消失。另外,在这种扩散片103中,由于提供了多个出射角度,可扩大观察图像一侧的视角。因此,在设有这种扩散片103的透射型屏幕等中,在从正面观察时可观察到左右对称且亮度分布良好的图像,另外,观察者边在水平方向移动边观察图像时也可观察到明暗变化少且亮度均匀性优异的图像。并且,观察者在正面以外的位置(但可适当观察到图像的视角内的位置)静止观察时,也能观察到亮度均匀性优异的图像。而且,若采用如图5所示的扩散片103,能够使切削扩散片成形用的成形模的切削用工具(刀具等)的形状简单,使切削用工具的制作工序容易。另外,避免因切削用工具的强度不足而招致成形模或工具损坏的情况。而且,通过将扩散片103设计成这种形状,能够安全地切削并制造出可得到充分的强度的成形模。

还有,在上述第三实施方式中,将具有两种角度(θ3、θ4)的多个单位透镜部11,以使相邻单位透镜部11中成为角度θ3的边对应的各面与成为角度θ4的边对应的各面相互相接的方式排列,但排列方式并不受限于此,可任意方式排列。具体地说,例如可以再组合其侧面111和入射面112之间的角度与上述角度(θ3、θ4)不同的其它种类的单位透镜部并加以排列。但是,在采用与图5所示的扩散片103不同的形状的扩散片时,单位透镜部的形态和排列方法,也最好使从扩散片正面观察整个画面时得到左右对称的亮度的图像。

另外,在上述的第三实施方式中,将构成扩散片103的各单位透镜部11的水平方向截面形状,设计成如图5所示的非等腰梯形形状,但并不受限于此,可为如后述那样的各种梯形形状(参照图6、图7)。还有,如图7所示,各单位透镜部11的侧面111为曲面时,各单位透镜部11的水平方向截面的侧面111和入射面112之间的平均角度与图5所示的扩散片103的角度θ3、θ4对应。还有,侧面111为曲面时的平均角度是将侧面111的两端连接的直线与入射面112之间的角度(锐角)的测定值。

第一至第三实施方式的扩散片的变形例

(第一变形例)

在上述的第一至第三实施方式的扩散片101、102、103中,构成这些扩散片的各单位透镜部11的水平方向截面形状,如图6所示的扩散片104那样,可为梯形形状中至少其一个侧边(侧面111)在一个以上的基点d弯曲的形状。具体地说,与各单位透镜部11的截面中的一个侧边对应的侧面(全反射面)111,因基点d而被分为入射面112侧的侧面111e和出射面113侧的侧面111f。这里,其一侧的侧面111中入射面113侧的侧面111e和入射面112之间的角度θ5与其同侧的侧面111中的出射面113侧的侧面111f和入射面112之间的角度θ6相互不同。

依据这种结构的扩散片104,由于作为全反射面的侧面111具有其倾斜角度不同的多个平面111e、111f,在一个侧面111反射的光以不同的角度(θ5’、θ6’)行进;增加了光的出射方向。从而,在将单位透镜部11的两侧面111同样形成时,表示亮度(增益)对水平方向的观察角度(观察力向与镜片的法线方向所成的角度)的增益曲线具有五个以上的峰值(极大值)。另外,由于得到各峰值的各角度接近,其得到峰值的各角度接近,各峰值的山脚可更有效的重叠。因此,在测定这种扩散片104的增益时,得到整体上在中心具有峰值的非常平缓的曲线,并得到亮度均匀性更好的图像。

这里,用以形成扩散片104的扩散片用成形模,例如可以用图11所示的切削用工具60A、60B进行制作。切削用工具60A是将其前端的一侧对照侧面111f和入射面112之间的角度θ6设成(180°-θ6)的角度,并将其前端的另一侧配合侧面111e和入射面112之间的角度θ5设成(180°-θ5)的角度的切削用工具。另外,切削用工具60B是将其前端的一侧配合侧面111e和入射面112之间的角度θ5设成(180°-θ5)的角度,并将其前端的另一侧对照侧面111f和入射面112之间的角度θ6设成(180°-θ6)的角度的切削用工具。作为具体的成形模的制作方法,首先,利用切削用工具60A切削成形模材料62,形成近似梯形形状的右侧的侧面111f对应的面111f’(角度θ6)和近似梯形形状的左侧的侧面111e对应的面111e’(角度θ5)(图11的符号①)。接着,利用切削用工具60B切削成形模材料62的同一位置,形成近似梯形形状的右侧的侧面111e对应的面111e’(角度θ5)和左侧的侧面111f对应的面111f’(角度θ6)(图11的符号②)。这样,通过利用切削用工具60A、60B切削成形模材料62的同一位置,能够制作用以成形扩散片104的扩散片用成形模63。

还有,图6中,将单位透镜部11的两个侧面111弯曲地形成,但可以只将单位透镜部11的一个侧面111弯曲地形成。另外,图6中,只将具有两种角度(θ5、θ6)的一个单位透镜部11连续排列,但并不受限于此,可以组合排列具有其它角度组合的单位透镜部。另外,图6中,将一个侧边(侧面111)的形状设计成在近似梯形形状的截面中向内侧凸的形状,但并不受限于此,可以设计成在近似梯形形状的截面中向外侧凸的形状。另外,图6中,在单位透镜部11的一个侧面111上设置一个基点d而使侧面111具有两种角度,但并不受限于此,可在一个侧面111上设置两个以上的基点d而使侧面111具有三种以上的角度。但是,在采用与图6所示的扩散片104不同的形状的扩散片时,单位透镜部的各侧面的形态最好使得在从扩散片的正面观察整个画面时得到左右对称的图像的亮度。

(第二变形例)

在上述第一至第三实施方式的扩散片101、102、103中,构成这些扩散片的各单位透镜部11的水平方向截面形状,如图7所示的扩散片105那样,可以使梯形形状中的至少一个侧边(侧面111)形成为曲线状。具体地说,在各单位透镜部11的截面中的一个侧边对应的侧面(全反射面)111g(111)呈曲面。

依据这种结构的扩散片105,由于作为全反射面的侧面111g(111)成为曲面,从入射面112入射的平行光按入射的侧面111g的位置的不同而光的反射角不同,增加了反射后的光的行进方向(出射方向)。因此,在测定这种扩散片105的增益时,得到整体上在中心具有峰值的非常平缓的曲线,并得到亮度均匀性更好的图像。

还有,图7中,将一个侧边(侧面111)的形状作成在近似梯形形状的截面中两侧边均向内侧凸的形状,但并不受限于此,可作成近似梯形形状的截面中两侧边均向外侧凸的形状,或者可以将近似梯形形状的截面中一个侧边作成向内侧凸的形状,将另一侧边作成向外侧凸的形状。还有,这些侧边(侧面111)的形状不必将全部作成相同形状,可以随各单位透镜部11的不同而异。在后一情况下,可以使侧面111上反射后的光以各种方向行进,因此能够使图像的亮度更加均一化。但是,采用与图7所示的扩散片105不同的形状的扩散片时,单位透镜部的各侧面的形态最好使得在从扩散片的正面观察整个画面时得到左右对称的图像的亮度。

(第三变形例)

在上述第一至第三实施方式的扩散片101、102、103中,设于相邻单位透镜部11之间的各光吸收部12,如图8所示的扩散片106那样,其水平方向截面(对单位透镜部11的长轴方向垂直切断的面)呈近似三角形形状,且,该截面的入射侧顶部可由预定宽度的直线(参照符号121)构成。还有,入射侧顶部的直线宽度最好为2μm以上10μm以下。

另外,设于相邻单位透镜部11之间的各光吸收部12,如图9所示的扩散片107那样,其截面的入射侧顶部可由曲线(参照符号122)构成。还有,该入射侧顶部的曲线的曲率半径最好为1μm以上5μm以下。这里,图9所示的扩散片107的入射侧顶部的曲线(曲面),在制作用以形成扩散片107的成形模时,在与扩散片107的顶部位置122对应的部分上进行电镀,能够利用这样制作的成形模形成扩散片。

依据这种结构的扩散片106、107,无需使形成扩散片的单位透镜部群的扩散片用成形模的凸部前端尖锐,能够提高扩散片用成形模的凸部的强度,因此,能够防止扩散片用成形模的凸部左右倾倒的情况。

设有第一至第三实施方式的扩散片的透射型屏幕

上述的第一至第三实施方式及其变形例的扩散片101~107,如图10所示,可与配置在该扩散片101~107的入射侧的菲涅尔透镜片30一起使用,从而构成透射型屏幕50。

以下,参照图10,就设有扩散片101~107的透射型屏幕50进行说明。还有,图10是将透射型屏幕50从其使用状态下从上面看的剖视图。

如图10所示,透射型屏幕50中设有扩散片101~107和配置在其入射侧的菲涅尔透镜片30。该透射型屏幕50用于背投型投影电视等。另外,菲涅尔透镜片30使从图像投影装置等的光源(未图示)出射的图像光调整为近似平行光后出射,导入到扩散片101~107。这样,从菲涅尔透镜片30出射的近似平行光对扩散片101~107大致垂直入射,如上所述,通过扩散片101~107的各单位透镜部11,或在侧面111反射后沿各出射方向出射。这里,菲涅尔透镜片30并不以图10所示的形状为限,只要具有使从图像投影装置等的光源(未图示)被放大投影的图像光以近似平行光出射的同时对扩散片101~107大致垂直入射的功能,可为任意形状。

依据这种结构的透射型屏幕50,即使观察者在水平方向移动时,或观察者在正面及其以外的位置(但可适当地观察到图像的视角内的位置)静止观察时,也能提供图像面内的亮度不匀消失,且图像面内的亮度均匀性良好且易看到图像的显示器。

还有,如图10所示,可在扩散片101~107中单位透镜部11的出射面113侧配置包含扩散剂的支撑板21。这里,在扩散片101~107中,各单位透镜部11呈近似梯形柱形状且出射面113平坦,因此能够将支撑板21顺利粘合。通过这样配置支撑板21,在扩散片101~107的出射侧表面可以形成经反射防止处理后的反射防止层23,或形成经表面固化处理后的表面固化层24。还有,各层在扩散片101~107的出射侧表面隔着支撑板21加以设置。其中,用反射防止层23能够很好地抑制室内照明等外部光在屏幕上的反光。另外,因表面固化层24而使屏幕表面在对屏幕的接触和擦拭污迹时不易受损。

在这种结构的透射型屏幕50中,通过支撑板21包含的扩散剂,使得从扩散片101~107的各单位透镜部11出射的一个方向的光在入射和出射支撑板21包含的扩散剂的粒子时均折射,另外,在扩散剂的粒子外面反射,从而被扩散后沿多个方向行进。因此,能够减少因观察者位置不同而异的图像的亮度不匀。还有,这里所指的扩散剂是其折射率不同于形成支撑板21的树脂等的树脂等构成的粒子,分散在支撑板21中。作为这种扩散剂,可采用丙烯交联球(beads)或玻璃球等。还有,将这种支撑板21配置在扩散片101~107上时,能够通过扩散剂的粒子扩散消除上述增益曲线中的中心峰值以外的峰值(极大值)。

另外,在透射型屏幕50中,最好将支撑板21的出射侧表面形成平坦。通过使支撑板21的出射侧表面平坦,能够以无歪曲的平面显示图像,使观察者容易看到图像。另外,由于扩散片101~107的表面不是曲面且无凹凸,可以简单用手擦拭,可以使扩散片101~107的表面不易划伤且不易粘尘。

另外,在透射型屏幕50中,最好使支撑板21中含有紫外线吸收剂,从而起到紫外线吸收作用。由此,用支撑板21可吸收外部光包含的紫外线,能够防止构成内部单位透镜部11等的塑料材料的劣化(变色或变质等)。还有,形成支撑板21的材料本身具有紫外线吸收作用时,并不需要另外添加紫外线吸收剂。作为形成支撑板21的具有紫外线吸收作用的材料,可采用丙烯酸酯系的树脂等。另外,作为形成支撑板21的材料采用难以吸收紫外线的树脂时,最好包含二苯酮(benzophenone)系或苯并三唑(benzotriazole)系、丙烯酸酯系、水杨酸酯系等的紫外线吸收剂。

第四实施方式的扩散片

接着,参照图12、图13A和图13B,就本发明的第四实施方式的扩散片进行说明。还有,在以下的说明中,“右”、“左”与将扩散片安装到背投型投影电视用的透射型屏幕后使用的状态下的“右”、“左”对应。

如图12所示,本发明第二实施方式的扩散片201具有近似梯形柱形状的多个单位透镜部211。各单位透镜部211,如图1和图2所示,其水平方向的截面(对单位透镜部11的长轴方向垂直切断的面)呈近似梯形形状,包括该截面中的侧边对应的面(侧面311)、该截面中的长底边对应的下底面(入射面312)和该截面中的短底边对应的上底面(出射面313)。在这种梯形形状中,其两底面(即上底面和下底面)以平行地构成。另外,各单位透镜部11的截面形状有时不是准确的梯形,但在本说明书中为了方便说明均认为是梯形。还有,各单位透镜部211也称为双凸透镜,扩散片201也称为双凸透镜片。

这里,各单位透镜部211在透明树脂薄膜基材222上使其长轴方向相互平行地连续排列。这时,各单位透镜部211排列成使该各单位透镜部211的上底面和下底面中较大面积的面(图1中为入射面312)全部位于入射侧的一个平面(透明树脂薄膜基材222的表面)上。

另外,在相邻单位透镜部211之间,设有吸收从出射侧入射的外部光的略三角柱形状的多个光吸收部212。还有,光吸收部212还被称为黑条纹。

在这种结构的扩散片201中,从光源(未图示)出射的图像光,从各单位透镜部211的入射面312侧入射,通过各单位透镜部211且由出射面313侧出射。

这里,各单位透镜部211具有曲面构成的侧面311作为与光吸收部212之间的边界的面,使得从入射侧入射该各单位透镜部211的光在侧面311a、311b(311)全反射。因而,单位透镜部211的折射率n1和光吸收部212的折射率n2需要满足n1>n2的关系,构成单位透镜部211和光吸收部212的各部分的材料选择应满足上述关系。

还有,各单位透镜部211的材料只要满足上述折射率n1、n2的关系就无特别限定,可采用作为传统的双凸透镜的材料使用的树脂等。具体地说,例如采用放射线固化型树脂或热塑性树脂等。其中,采用放射线固化型树脂时,可进行忠实于成形模形状成形。

另一方面,各光吸收部212对从出射侧入射的外部光和从各单位透镜部211的出射面313入射到该各单位透镜部211后达到侧面311的外部光进行吸收和/或遮光而防止外部光的反射。根据各光吸收部212的这种功能,不会降低观察到的图像的对比度。

还有,作为各光吸收部212的材料,只要满足上述折射率n1、n2的关系就无特别的限定,例如可采用导入了硅或氟等的低折射率丙烯酸酯系树脂等。另外,各光吸收部212中为了对外部光进行吸收和/或遮光等而可以添加光吸收粒子。这里,作为光吸收粒子,例如有碳等的颜料或红、蓝、黄、黑等的多个染料或者由这些颜料和/或染料着色的丙烯系交联粒子等。

这里,对这种结构的扩散片201的大小并无特别的限定,但通常最好为纵50cm×横70cm×厚度0.1cm~纵150cm×横200cm×厚度0.5cm左右。另外,对于各单位透镜部211的大小并无特别的限定,但通常最好其入射面3112的宽度为50~80μm、入射面312和出射面313之间的距离(透镜高度)为100~170μm、长轴方向的长度为50~150cm左右。通过对各单位透镜部211的大小进行这样的微细化,可提高图像的分辨率。

以下,参照图13A和图13B,就这种结构的扩散片201进行详细说明。

如图13A所示,扩散片201中,其近似梯形形状的截面中的两侧边(侧面311a)由向内侧凸的曲线构成的单位透镜部211a和近似梯形形状的截面中的两侧边(侧面311b)由向外侧凸的曲线构成的单位透镜部211b交互地连续排列。因此,扩散片201中,各单位透镜部211a、211b(211)的截面中多个侧边311整体上包括由向内侧凸的曲线构成的侧边(侧面311a)和向外侧凸的曲线构成的侧边(侧面311b)两种。另外,扩散片201中,各单位透镜部211a的截面中的由向内侧凸的曲线构成的侧边(侧面311a)的数量和各单位透镜部211b的截面中的由向外侧凸的曲线构成的侧边(侧面311b)的数量在整个扩散片201中大致相同。并且,扩散片201中,由向内侧凸的曲线构成的右侧边(右侧面311a)的数量和由向内侧凸的曲线构成的左侧边(左侧面311a)的数量大致相同,且,由向外侧凸的曲线构成的右侧边(右侧面311b)的数量和由向外侧凸的曲线构成的左侧边(左侧面311b)的数量大致相同。

另外,扩散片201中,对于单位透镜部211的近似梯形形状的截面中的长底边(入射面312)和侧边(作为全反射面的侧面311)之间的平均角度并无特别的限定,可为75°~89°左右,最好为80°~84°左右。这里,平均角度指的是将作为全反射面的侧面311的两端连接的直线和入射面312之间的角度(锐角)的测定值。还有,采用平均角度是因为作为全反射面的侧面311为曲面时不能指定准确的角度。

依据这种结构的扩散片201,如图13B所示,来自扩散片201的各单位透镜部211a、211b(211)的光的出射方向主要有五个方向。还有,这里所说的五个方向是指:不在各单位透镜部201的侧面311a、311b(311)反射而直接穿过的一个方向(L1、L4)、在向内侧凸的侧面311a反射而远离中心的角度左右行进的两个方向(L2、L3)、以及在向外侧凸的侧面311b反射而靠近中心的角度左右进行的两个方向(L5、L6)之和。还有,作为全反射面的侧面311a、311b(311)为曲面,因此实际上在一个侧面311a、311b(311)反射的光并不全部按同一方向出射,但在这里出射的光的中心方向成为各出射方向(L2、L3、L5、L6)。因此,在测定这种扩散片201的增益时,如图13B所示,表示亮度(增益)对水平方向的观察角度(观察方向与镜片法线方向所成的角度)的增益曲线,具有与各出射方向对应的五个以上的亮度峰值(极大值),由于各峰值的山脚重叠,得到整体上在中心具有峰值的左右对称而平缓的曲线。如此,由于能够改善扩散片201的增益曲线成为左右对称且平缓,观察者从各单位透镜部211a、211b(211)的出射面313侧观察来自光源(未图示)的图像时,观察者在相对于镜片面从正面观看时最亮,随着对镜片面的垂线和视线所成的角度增大而逐渐变暗。因此,观察者在水平方向移动时,不会因图像的亮度极不相同而被观察到,而对观察者而言易看到自然的图像。另外,观察者静止而观察图像时,也能观察到一个画面内的亮度不匀消失的、亮度均匀性优异的图像,对观察者而言可看到自然的图像。

(扩散片的制造方法)

接着,就本发明第四实施方式的扩散片201的制造方法进行说明。

首先,准备用以形成近似梯形柱形状的单位透镜部211的扩散片用成形模(金属模)。这种成形模有平面形状和滚筒形状。还有,对于扩散片用成形模的制作方法容后详述。

接着,用这样制作的成形模来制造扩散片,其具体的成形方法有以下两种。

作为第一成形方法,就用滚筒形状的成形模的成形方法进行说明。这时,在可旋转的轴上固定的滚筒形状的成形模和滚筒之间,使作为扩散片201的透明树脂薄膜基材222的PET薄膜通过,同时在该PET薄膜和滚筒形状的成形模之间,使上述材料构成的单位透镜部211用的液状树脂(紫外线固化型树脂)流入。使该树脂与PET薄膜一起沿滚筒形状的成形模通过,将树脂作成多个单位透镜部211的形状。然后,在滚筒形状的成形模和滚筒之间使PET薄膜和树脂通过后,对PET薄膜上的树脂照射紫外线,将树脂固化。然后,使由固化的树脂和PET薄膜构成的镜片从滚筒形状的成形模脱模。通过将以上的工序连续进行,形成扩散片201的主要部分。

作为第二成形方法,就用平面形状的成形模的成形方法进行说明。这时,对平面形状的成形模上,经涂敷使由上述材料构成的单位透镜部211用的液状树脂(紫外线固化性树脂)埋入,其上放置作为透明树脂薄膜基材222的PET薄膜并冲压后照射紫外线,将树脂固化。然后,将由固化的树脂和PET薄膜构成的镜片从成形模剥离,从而形成扩散片201的主要部分。

然后,对上述第一和第二的任一成形方法中从成形模剥离的镜片中各单位透镜部211之间形成的沟槽进行涂敷,以将上述光吸收部212用的材料(黑色树脂)埋入,形成光吸收部212。从而制造出本发明第四实施方式的扩散片201。

以下,参照图14至图16,就上述扩散片用成形模的制作方法进行说明。

这里,扩散片用成形模一般在成形模材料上切削出与单位透镜部211对应的近似梯形形状的凹部来制作。作为成形模材料,可以采用钢材等的难以变形的材料,但采用难以变形的材料时,容易招来后述的切削用工具(刀具)在切削时的损坏。这里,切削用工具被损坏时,需要从切削之初进行校正,这会显著降低生产性,因此最好采用铝、铜、镍等的切削性良好的材料。还有,作为这种成形模,制作滚筒形状的成形模时,将由软金属等构成的滚筒形状的成形模材料设置在车床上,边将该成形模材料旋转边用切削用工具(刀具)等切削出近似梯形柱形状的凹部。

具体地说,在成形模材料中,预留相邻一个以上的单位透镜部用的凹部的空间,切削出多个单位透镜部用的梯形柱形状的凹部后,在成形模材料中预留的单位透镜部用的凹部的空间上切削单位透镜部用的梯形柱形状的凹部。以下,参照图14至图16,就扩散片用成形模的制作方法的具体例进行说明。

(扩散片用成形模的制作方法的第一例)

首先,参照图14,就扩散片用成形模的制作方法的第一具体例进行说明。

如图14(a)所示,首先,作为第一工序,准备成形模材料161,预留一个单位透镜部用的凹部的空间(隔1个)而切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部(沟槽)162。这里,如图14(a)所示,从左端的单位透镜部用的凹部的空间依次给予编号①、②、③、…时,在第一工序中切削与奇数号对应的部分。

接着,如图14(b)所示,作为第二工序,在剩下的单位透镜部用的凹部的空间上以同样的方式切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部162。这里,采用上述编号时,在该第二工序中切削与偶数号对应的部分。

通过这样切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部162,自然地对成形模材料161加力,位于后切削的凹部162两侧的凸部163向其外侧(已经被切削的凹部162侧)倾斜,因此如图14(b)所示,成形模601的截面中,各凹部162之间形成的凸部163成为按“左右”、“左右”、“左右”、…的顺序倾倒的形状。还有,以上先对奇数号对应的部分进行切削,但可以先对偶数号对应的部分进行切削。这种情况下,在成形模601的各凹部162之间形成的凸部163的向左和向左的顺序大致相同,凸部163的向左和向左的数量在整个成形模601中大致相同。

(扩散片用成形模的制作方法的第二例)

接着,参照图15,就扩散片用成形模的制作方法的第二具体例进行说明。

如图15(a)所示,首先,作为第一工序准备成形模材料161,预留两个单位透镜部用的凹部的空间(隔2个)切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部(沟槽)162。这里如图15(a)所示,从左端的单位透镜部用的凹部的空间开始编号依次为①、②、③、…时,在第一工序中,切削与(3的倍数+1)的编号(例如,1、4、7、10、13、…)对应的部分。

接着,如图15(b)所示,作为第二工序,同样对预留两个单位透镜部用的凹部的空间的一个切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部162。这里,在采用上述编号时,该第二工序中,切削与6的倍数的编号和(6的倍数+2)的编号(例如,2、6、8、12、14、…)对应的部分。

接着,如图15(c)所示,作为第三工序,同样对预留的单位透镜部用的凹部的空间切削出单位透镜部的梯形柱形状的凹部162。这里,在采用上述编号时,该第三工序中切削与3、5、9、11、15…的编号对应的部分。

通过这样切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部162,自然对成形模材料161施加力,位于从后切削的凹部162的两侧或一侧的凸部163会向其外侧(已经切削出的凹部162侧)倾斜,因此如图15(c)所示,成形模602的截面中,各凹部162之间形成的凸部163会成为按“左左右左右右”、“左左右左右右”、…的顺序倾倒的形状。还有,以上切削单位透镜部用的凹部162的顺序,并不以上述情况为限,只要各单位透镜部用的凹部162之间形成的凸部163向左和向左的顺序大致相同、凸部163的向左和向右的数量在整个成形模602上大致相同,就可按任意顺序进行切削。

(扩散片用成形模的制作方法的第三例)

接着,参照图16,就扩散片用成形模的制作方法的第三具体例进行说明。

如图16(a)所示,首先,作为第一工序,准备成形模材料161,预留三个单位透镜部用的凹部的空间(隔3个)切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部(沟槽)162。这里,如图16(a)所示,从左端的单位透镜部用的凹部的空间开始编号依次为①、②、③、…时,在第一工序中切削与(4的倍数+1)的编号(例如,1、5、9、13、17、…)对应的部分。

接着,如图16(b)所示,作为第二工序,同样对预留的三个单位透镜部用的凹部的空间中先切削的凹部162的两侧切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部162。这里,在采用上述编号时,该第二工序中,切削与2的倍数的编号(例如,2、4、6、8、10、12、14、16、18、…)对应的部分。

接着,如图16(c)所示,作为第三工序,同样对预留的单位透镜部用的凹部的空间切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部162。这里,采用上述编号时,该第三工序中,切削与3、7、11、15、19、…的编号对应的部分。

通过这样切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部162,自然对成形模材料161施加力,位于从后切削的凹部162的两侧或一侧的凸部163会向其外侧(已经切削的凹部162侧)倾斜,因此如图16(c)所示,在成形模603的截面中,各凹部162之间形成的凸部163会成为按“左左右右”、“左左右右”、…的顺序倾倒的形状。还有,以上切削单位透镜部用的凹部162的顺序,并不限于上述情况,只要各单位透镜部用的凹部162之间形成的凸部163的向左和向右的顺序大致相同、凸部163的向左和向右的数量在整个成形模603上大致相同,就可按任意顺序切削。

还有,在上述的第一例至第三例的扩散片用成形模的制作方法中,举例说明了通过切削成形模材料161形成的凸部163在从切削中的凹部162看时向外侧变形(塑性变形)的情况,但与该情况相反,在成形模材料161上形成的凸部163在从切削中的凹部162看时向内侧变形(弹性变形)的场合,也可以用同样的步骤进行切削。这时,虽然朝向相反,但整体上可制作出同样的扩散片用成形模。另外,根据该后一种扩散片用成形模,也能形成上述的本发明第四实施方式的扩散片。还有,在该后一种扩散片用成形模中,相邻凹部162之间形成的凸部163成为从先切削的凹部162侧到后切削的凹部162侧倾倒的形状。

另外,除此以外,还有制作出成形模材料161的弹性变形和塑性变形共同作用,且相邻凹部162之间形成的凸部163不会成为倾倒的形状而凸部163的两侧成为曲面形状的扩散片用成形模的情况。另外,成形模材料161还包括不作弹性变形及塑性变形,且相邻凹部162之间形成的凸部163的侧面不是曲面而是平面的情况。通过这种扩散片用成形模,也能形成上述的本发明第四实施方式的扩散片。还有,在这种成形模材料161中的弹性变形和塑性变形,通常随成形模材料161的切削条件(例如,切削成形模材料161的速度及切削用工具的刃的状态等)不同而异。因而,在制作扩散片用成形模时,最好根据其成形模材料161的切削条件,确认作何种变形。但是,如上所述,无论成形模材料作何种变形,均用同样的切削步骤切削,从而能够制作出其凸部163的侧面形状和倾斜度成为期望形状的扩散片用成形模。

还有,用以形成本发明第四实施方式的扩散片的扩散片用成形模的制作方法,并不限于上述的第一例至第三例的制作方法,只要成形模的各单位透镜部用的凹部之间形成的凸部的向左和向右的数量在整个成形模上大致相同,就可以采用其它任意的制作方法。还有,这样制作的扩散片用成形模,最好使各单位透镜部用的凹部之间形成的凸部的倾斜状态整体上左右对称,另外,用这种扩散片用成形模成形的扩散片最好能在广的角度(靠近中心的角度和远离中心的角度之间的角度)范围内出射平均的光。

(扩散片用主成形模)

还有,能够通过与上述扩散片用成形模的制作方法同样的步骤,制作扩散片用主成形模。于是,利用这样制作的扩散片用主成形模复制扩散片用成形模以外,可以利用这样复制的扩散片用成形模形成扩散片。

具体地说,首先,利用与上述扩散片用成形模的制作方法同样的步骤制作扩散片用主成形模。接着,在这样制作的主成形模的表面上,例如用电铸法等形成镍等的第一形成层。然后,第一形成层从主成形模剥离,成为母成形模。接着,在母成形模的表面上,例如用电铸法等形成镍等的第二形成层。然后,第二形成层从母成形模剥离,并根据需要裱衬后成为扩散片用成形模。这样制作的扩散片用成形模以与扩散片用主成形模相同的形状形成,因此与用上述扩散片用成形模的制作方法制作的扩散片用成形模相同的形状形成。

还有,扩散片用主成形模中,其成形模材料也具有上述那样的塑性变形和弹性变形的两种或一种特性,根据这种情况制作出其凸部侧面的形状及倾斜度成为所要形状的扩散片用主成形模。

设有第四实施方式的扩散片的透射型屏幕

上述第四实施方式的扩散片201,如图17所示,可与在该扩散片201的入射侧配置的菲涅尔透镜片230一起使用,从而构成透射型屏幕250。

以下,参照图17,就设有扩散片201的透射型屏幕250进行说明。还有,图17是将透射型屏幕250在其使用状态下从上面看的剖视图。

如图17所示,透射型屏幕250中设有扩散片201和在其入射侧配置的菲涅尔透镜片230。该透射型屏幕250用于背投型投影电视等。另外,菲涅尔透镜片230使从图像投影装置等的光源(未图示)出射的图像光调整为近似平行光后出射,导入扩散片201。这样从菲涅尔透镜片230出射的近似平行光略垂直于扩散片201入射,从而通过扩散片201的各单位透镜部211,或在侧面211反射后沿各出射方向出射。这里,菲涅尔透镜片230并不限于如图17所示的形状,只要具有使从图像投影装置等的光源(未图示)放大投影的图像光以近似平行光出射的同时略垂直于扩散片201入射的功能,就可为任意形状。

依据这种结构的透射型屏幕250,能够提供这样的显示器:观察者在水平方向移动时,或观察者在正面和及其以外的位置(但为可适合观察图像的视角内的位置)静止观察时,图像面内的亮度不匀消失,且图像面内的亮度均匀性良好的、容易看到图像的显示器。

还有,如图17所示,可在扩散片201中单位透镜部211的出射面313侧,配置含有扩散剂的支撑板221。这里,扩散片201中,各单位透镜部211成为近似梯形柱形状且出射面313成为平坦,因此可将支撑板221粘合而不存在问题。通过这样配置支撑板221,在扩散片201的出射侧表面上,可形成进行反射防止处理后的反射防止层223或形成进行表面固化处理后的表面固化层224。还有,各层在扩散片201的出射侧的表面隔着支撑板221设置。其中,通过反射防止层223,能够很好地抑制室内照明等外部光在屏幕上的反光。另外,通过表面固化层224,在对屏幕的接触和擦污迹时也不易伤到屏幕表面。

在这种结构的透射型屏幕250中,通过支撑板221含有的扩散剂,从扩散片201的各单位透镜部211出射的一个方向的光在入射和出射支撑板221含有的扩散剂的粒子时折射,并且,在扩散剂的粒子外面反射,从而被扩散后从多个方向行进。因此,能够减少因观察者位置而产生的图像的亮度不匀。还有,这里所指的扩散剂是其折射率不同于形成支撑板221的树脂等的树脂等构成的粒子,在支撑板221中分散。作为这种扩散剂,采用丙烯交联球或玻璃球等。还有,将这种支撑板211配置在扩散片201上时,能够通过扩散剂的粒子的扩散作用,消除上述增益曲线中的中心的峰值以外的峰值(极大值)。

另外,在透射型屏幕250中,最好使支撑板221的出射侧的表面平坦地形成。由于支撑板221的出射侧的表面平坦,能够无弯曲在平面上显示图像,使观察者容易看到图像。另外,由于扩散片201的表面不是曲面且无凹凸,能够简单地用手擦拭,可使扩散片201的表面不易划伤且不易粘尘。

而且,在透射型屏幕250中,最好使支撑板221包含紫外线吸收剂来具有紫外线吸收作用。从而,可以用支撑板221吸收外部光包含的紫外线,能够防止构成内部单位透镜部211等的塑料材料的劣化(变色或变质等)。还有,当形成支撑板221的材料本身具有紫外线吸收作用时,并不需要另外添加紫外线吸收剂。这里,作为具有形成支撑板221的紫外线吸收作用的材料,可采用丙烯酸酯系的树脂等。另外,作为形成支撑板221的材料采用难以吸收紫外线的树脂时,最好包含二苯酮系或苯并三唑系、丙烯酸酯系、水杨酸酯系等的紫外线吸收剂。

还有,在上述的第四实施方式中,近似梯形形状的截面中的两侧边(侧面311a)由向内侧凸的曲线构成的单位透镜部211a和近似梯形形状的截面中两侧边(侧面311b)由向外侧凸的曲线构成的单位透镜部211b交互排列,但对其排列方式并无限定,只要整体上使光的出射方向左右对称,就可以采用上述形态以外的任意形态进行排列。这种情况下,最好使具有由向内侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向内侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同,且具有由向外侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向外侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片201中大致相同。

另外,在上述的第四实施方式中,举例说明了各单位透镜部211的近似梯形形状的截面中的两侧边(侧面311)为曲线的情况,但只要整体上使光的出射方向左右对称,可以将近似梯形形状的截面中的一个侧边设为曲线、将另一侧边设为直线(即侧面不是曲面而是平面)。这种情况下,最好这样:使各单位透镜部的截面中的由向内侧凸的曲线构成的侧边的数量和由向外侧凸的曲线构成的侧边的数量在整个扩散片中大致相同,且具有由向内侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向内侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同,且具有由向外侧凸的曲线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由向外侧凸的曲线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同,且具有由直线构成的右侧边的单位透镜部的数量和具有由直线构成的左侧边的单位透镜部的数量在整个扩散片中大致相同。

另外,在上述的第四实施方式中,构成扩散片201的各单位透镜部211的水平方向的截面形状为如图2和图3A所示的等腰梯形形状(侧面311的平均角度在一个单位透镜部211中相同),但并不受限于此,可为侧面311的平均角度在一个单位透镜部211中不同的梯形形状。

实施例

以下,就上述的第一至第三实施方式的具体的实施例和比较例进行说明。

(实施例1-1)

作为实施例1-1的扩散片,制造如图1和图2所示的扩散片。

具体地说,首先,对金属模材料依次切削单位透镜部用的凹部,从而准备用以形成多个单位透镜部连续排列的扩散片的滚筒形状的金属模。用该金属模形成的多个单位透镜部,使其水平方向的截面成为等腰梯形形状,并使其节距p为70μm、透镜高度h为140μm、光吸收部的三角形形状的截面中的出射面侧的底边长度w对节距p的比例(w/p)为56%,入射面和侧面(全反射面)之间的角度θ为82°。

在这样准备的滚筒形状的金属模上,埋入固化后的折射率n1为1.55的UV树脂、并用厚度为50μm的PET薄膜基材制造扩散片。

然后,在各单位透镜部之间的V型沟槽内形成光吸收部。光吸收部是在折射率n2为1.49的丙烯系涂料中采用分散平均粒子径为3μm的黑色球的光吸收剂而形成。

以上,制造出图1和图2所示的扩散片。还有,在这样制造的扩散片的出射侧表面上,粘贴含有扩散剂和紫外线吸收剂的MS树脂构成的厚度2mm的支撑板,通过该扩散片和传统的已知菲涅尔透镜片的组合,得到透射型屏幕。

(实施例1-2)

作为实施例1-2的扩散片,制造如图4A所示的扩散片。

具体地说,令等腰梯形柱形状的一个单位透镜部中的入射面和侧面(全反射面)之间的角度θ1为80°、等腰梯形柱形状另一单位透镜部中的入射面和侧面(全反射面)之间的角度θ2为82°,将该两种单位透镜部交互排列,整体上成为如下述表1所示的的形状。除此以外的与上述实施例1-1相同,制造出如图4A所示的扩散片。另外,与实施例1-1同样地,得到具有上述的扩散片的透射型屏幕。

(实施例1-3)

作为实施例1-3的扩散片,制造如图5所示的扩散片。

具体地说,将非等腰梯形柱形状的单位透镜部中其一个侧面(全反射面)与入射面之间的角度θ3为80°,并将另一侧面(全反射面)和入射面之间的角度θ4设为82°的单位透镜部,排列成使相邻单位透镜部中成为角度θ3的边对应的各面与成为角度θ4的边对应的各面相互相接,整体上作成下述表1所示的形状。除此以外,与上述实施例1-1相同,制造如图5所示的扩散片。另外,与实施例1-1同样地,得到设有上述扩散片的透射型屏幕。

(实施例1-4)

作为实施例1-4的扩散片,制造如图6所示的扩散片。

具体地说,在等腰梯形柱形状的单位透镜部中,以将其侧面(全反射面)以不同角度的多个平面弯曲地形成。这里,令一个侧面中入射面侧的侧面(全反射面)和入射面之间的角度θ5为80°,另一出射面侧的侧面(全反射面)和入射面之间的角度θ6为82°。然后,将该两侧具有弯曲的侧面的单位透镜部,排列成相邻单位透镜部的侧面(全反射面)和入射面之间的各角度相等,整体上成为如下述表1所示的形状。除此以外,与上述实施例1-1同样,制造出如图6所示的扩散片。另外,与实施例1-1同样地,得到设有上述的扩散片的透射型屏幕。

(比较例1-1)

作为比较例1-1,制造如图18A所示的扩散片。

具体地说,等腰梯形柱形状的单位透镜部中排列了其入射面和侧面(全反射面)之间的角度为78°的单位透镜部,整体上成为如下述表1所示的形状。除此以外,与实施例1-1同样,制造了图18A所示的扩散片。另外,与实施例1-1同样地,得到设有上述的扩散片的透射型屏幕。

[表1]

  节距p  (μm)  透镜高度  h(μm)  光吸收部  底边长度  w(μm)  w/p  (%)  h/p  (%)         角度  实施例1-1  70  140  39  56  200          82°  实施例1-2  70  140  44  63  200  80°  (θ1)  82°  (θ2)  实施例1-3  70  140  44  (平均)  63  200  80°  (θ3)  82°  (θ4)  实施例1-4  70  140  44  63  200  80°  (θ5)  82°  (θ6)  比较例1-1  70  90  38  54  129          78°

(评价结果)

将实施例1-1~1-4和比较例1-1的透射型屏幕设于背投型投影电视,评价其屏幕上投影的图像。在各实施例1-1~1-4中,在任一观察角度上均可观察到亮度均匀性良好的图像。另一方面,在比较例1-1中,在从正面的观察时,其亮度均匀性恶劣,并且,随着观察角度可观察到亮度不匀明显的图像。

接着,就上述第四实施方式的具体的实施例和比较例进行说明。

(实施例2-1)

作为实施例2-1的扩散片,制造如图12和图13所示的扩散片。

具体地说,首先,在金属模材料依次切削出单位透镜部用的凹部,从而准备用以形成连续排列多个单位透镜部的扩散片的滚筒形状的金属模。用该金属模形成的多个单位透镜部,其水平方向的截面成为等腰梯形形状,其入射面的宽度(节距)为70μm、单位透镜部的入射面和出射面的距离(透镜高度)为150μm、入射面的宽度与出射面的宽度之差对单位透镜部的入射面宽度的比例为60%、入射面和全反射面之间的平均角度θ为82°。

这里,对扩散片用的滚筒形状的金属模进行切削加工时,首先,对单位透镜部用的梯形柱形状的凹部隔1个进行切削,然后,对未切削而残留的空间上以同样的方式切削出单位透镜部用的梯形柱形状的凹部。通过这样制作滚筒形状的金属模,使相邻单位透镜部用的凹部之间的凸部成为按“左右”、“左右”、“左右”、…的顺序倾倒的形状。

这样准备的滚筒形状的金属模上,埋入固化后的折射率n1为1.55的UV树脂,利用厚度50μm的PET薄膜基材制造扩散片。

然后,在各单位透镜部之间的V型沟槽上形成光吸收部。光吸收部是利用在折射率n2为1.49的丙烯系涂料中分散平均粒子径为3μm的黑色球的光吸收剂来形成。

由此,制造如图12和图13所示的扩散片。还有,在这样制造的扩散片的出射侧,粘合包含扩散剂和紫外线吸收剂的MS树脂构成的厚度为2mm的支撑板,通过组合该扩散片和传统的已知菲涅尔透镜片,得到透射型屏幕。

(比较例2-1)

在制作扩散片用的滚筒形状的金属模时,除了将单位透镜用的凹部从端部依次切削以外,以与实施例2-1同样的步骤制作扩散片用金属模。通过这样制作滚筒形状的金属模,制作出如图19A所示的相邻单位透镜部用的凹部之间的凸部全部朝向同一方向倾斜的滚筒形状的金属模。通过利用这样制作的金属模形成扩散片,制造出与实施例2-1同样的、如图19B所示的扩散片。另外,与实施例2-1同样地得到设有上述扩散片的透射型屏幕。

(评价结果)

将实施例2-1和比较例2-1的透射型屏幕设置到背投型投影电视,评价其投影到屏幕上的图像。实施例2-1中,对屏幕上的特定的几点从水平方向的左右观察时,若左右观察方向和通过观察点并对屏幕垂的线所成的角度(观察角度)相同的场合,亮度相等,并且,改变该观察角度时的亮度变化平缓,可容易看到。另一方面,比较例2-1中,即使该观察角度相等时左右亮度也成为不同的结果。

另外,对于实施例2-1和比较例2-1的扩散片,测定水平方向的增益。结果,在实施例2-1中增益曲线左右均等,且得到在中心具有峰值的平缓的增益曲线。另一方面,比较例中增益曲线左右不均等。

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